Phosphorus transformation in poultry litter and litter-treated Oxisol of Brazil assessed by 31P-NMR and wet chemical fractionation

Large quantities of poultry litter are being produced in Brazil, which contain appreciable amounts of phosphorus (P) that could be of environmental concern. To assess the immediate environmental threat, five poultry litters composed of diverse bedding material were incubated for 43 days under greenhouse conditions. The litters consisted of: coffee bean husk (CH); wood chips (WC); rice husk (RH); ground corn cobs (CC) and ground napier grass (NG) (Pennisetum purpureum Schum.), in which the change in forms of soluble P was evaluated using 31P NMR spectroscopy. On average, 80.2 and 19.8 % of the total P in the extract, respectively, accounted for the inorganic and organic forms before incubation and 48 % of the organic P was mineralized to inorganic P in 43 days of incubation. Wide variation in the organic P mineralization rate (from 82 % -WC to 4 % - NG) was observed among litters. Inorganic orthophosphate (99.9 %) and pyrophosphate (0.1 %) were the only inorganic P forms, whereas the organic P forms orthophosphate monoesters (76.3 %) and diester (23.7 %) were detected. Diester P compounds were mineralized almost completely in all litters, except in the CH litter, within the incubation period. Pyrophosphates contributed with less than 0.5% and remained unaltered during the incubation period. Wood-chip litter had a higher organic P (40 %) content and a higher diester: monoester ratio; it was therefore mineralized rapidly, within the first 15 days, achieving steady state by the 29th day. Distinct mineralization patterns were observed in the litter when incubated with a clayey Oxisol. The substantial decrease observed in the organic P fraction (Po) of the litter types followed the order: CH (45 %) > CC (25 %) > RH (13 %) ≈ NG (12 %) > WC (5 %), whereas the Pi fraction increased. Incubation of RH litter in soil slowed down the mineralization of organic P. A avicultura intensiva tem se expandido bastante nos últimos anos no Brasil e, com isso, gerado grandes quantidades de cama de aviário. Esses materiais contêm quantidades substanciais de fósforo (P) - nutriente altamente limitante ao crescimento de plantas nos solos mais intemperizados, mas que pode causar impactos ambientais negativos se inadequadamente manejado. A fim de melhor subsidiar o uso mais sustentável desses materiais orgânicos, o presente trabalho teve como objetivo avaliar as formas e as transformações de P de camas de aviário obtidas com cinco diferentes materiais de forração do piso: casca de café, maravalha, casca de arroz, sabugo de milho triturado e capim-napier triturado. As camas de aviário foram incubadas por 43 dias, e as mudanças nas frações de P foram avaliadas por meio de espectroscopia de 31P RMN. Na média das cinco camas de aviário, 19,8 % do P total nos extratos encontrava-se na forma orgânica e 48 % do P dos compostos orgânicos foi mineralizado durante os 43 dias de incubação. Foi observada grande variação na mineralização desse nutriente entre as camas de aviário, de 4 % na cama de capim-napier até 82 % na cama de maravalha. Com exceção da cama de casca de café, os fostatos diéster foram quase totalmente mineralizados em todas as demais camas de aviário durante o período de incubação. O ortofofato inorgânico (99,9 %) e o pirofosfato (0,1 %) foram as únicas formas de P inorgânico detectadas, enquanto o P orgânico era composto por monoéster fosfatos (76,3 %) e diéster fosfatos (23,7 %). A contribuição do pirofosfato, menor que 0,5 %, permaneceu inalterada durante o período de incubação. A cama de maravalha apresentou a maior proporção de P na forma orgânica (40 %) e maior relação P diéster:P monoéster, resultando em rápida mineralização nos primeiros 15 dias de incubação, com estabilização a partir de 29 dias. Quando as camas de aviário foram incubadas com solo (Latossolo Vermelho-Amarelo), foram observados, na mineralização, distintos comportamentos entre elas. O decréscimo da fração de P em compostos orgânicos (Po) aplicados ao solo seguiu a ordem: casca de café (45 %) > sabugo de milho (25 %) > casca de arroz (13 %) ≈ capim-napier (12 %) > maravalha (5 %). Ao longo do período de incubação, foram observados incrementos no P inorgânico (Pi). A incubação da cama de casca de arroz com o solo reduziu a taxa de mineralização do seu Po. Portanto, a aplicação de cama de aviário em solos argilosos mais intemperizados pode ser uma alternativa segura de disposição e ciclagem das camas de aviário. No entanto, aplicações repetidas de doses elevadas de camas de aviário devem ser monitoradas para avaliar o risco de eutroficação de corpos de água devido ao P.